The clustered regularly interspaced short palindromic repeats-associated protein 9 (CRISPR/Cas9) system is a powerful tool for editing plant genomes. Efficient genome editing of grape (Vitis vinifera) suspension cells using the type II CRISPR/Cas9 system has been demonstrated; however, it has not been established whether this system can be applied to get biallelic mutations in the first generation of grape. In this current study, we designed four guide RNAs for the VvWRKY52 transcription factor gene for using with the CRISPR/Cas9 system, and obtained transgenic plants via Agrobacterium-mediated transformation, using somatic embryos of the Thompson Seedless cultivar. Analysis of the first-generation transgenic plants verified 22 mutant plants of the 72 T-DNA-inserted plants. Of these, 15 lines carried biallelic mutations and seven were heterozygous. A range of RNA-guided editing events, including large deletions, were found in the mutant plants, while smaller deletions comprised the majority of the detected mutations. Sequencing of potential off-target sites for all four targets revealed no off-target events. In addition, knockout of VvWRKY52 in grape increased the resistance to Botrytis cinerea. We conclude that the CRISPR/Cas9 system allows precise genome editing in the first generation of grape and represents a useful tool for gene functional analysis and grape molecular breeding.

Drought stress limits the growth and development of grapevines, thereby reducing productivity, but the mechanisms by which grapevines respond to drought stress remain largely uncharacterized. Here, we characterized a group A bZIP gene from 'Kyoho' grapevine, VlbZIP30, which was shown to be induced by abscisic acid (ABA) and dehydration stress. Overexpression of VlbZIP30 in transgenic Arabidopsis enhanced dehydration tolerance during seed germination, and in the seedling and adult stages. Transcriptome analysis revealed that a major proportion of ABA- and/or drought-responsive genes are transcriptionally regulated by VlbZIP30 during ABA or mannitol treatment at the cotyledon greening stage. We identified an A. thaliana G-box motif (CACGTG) and a potential grapevine G-box motif (MCACGTGK) in the promoters of the 39 selected A. thaliana genes up-regulated in the transgenic plants and in the 35 grapevine homologs, respectively. Subsequently, using two grapevine-related databases, we found that 74% and 84% (a total of 27 genes) of the detected grapevine genes were significantly up-regulated by ABA and drought stress, respectively, suggesting that these 27 genes involve in ABA or dehydration stress and may be regulated by VlbZIP30 in grapevine. We propose that VlbZIP30 functions as a positive regulator of drought-responsive signaling in the ABA core signaling pathway.